В Институте проблем машиностроения – филиале Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук (ИПМ РАН) был предложен способ повышения надежности воздушных линий электропередачи, заключающийся в установке между соединительной арматурой проводов и гирляндой изоляторов магнитореологических демпферов.
Рисунок 1 – Конструкция (а), 3D-модель (б) и опытный образец (в) магнитореологического демпфера (МРД): 1 – нижняя проушина; 2 – корпус демпфера; 3 – шток; 4 – рабочая камера;
5 – поршень; 6 – компенсационная камера; 7 – газовый накопитель; 8 – верхняя проушина;
9 – соединительные болты; 10 – мембрана; 11 – блок батарей; 12 – блок электроники;
13 – гидравлический кольцевой канал; 14 – катушка электромагнита; 15 – магнитопровод;
16 – пластиковый каркас; 17 – пружина; 18 – канал для питающих проводов; 19 – сальник
Магнитореологический демпфер (МРД) имеет структуру телескопического амортизатора, заполненного магнитореологической жидкостью, способной мгновенно изменять свой предел текучести под действием магнитного поля, возбуждаемого установленным в поршне электромагнитом. Сотрудниками лаборатории ИПМ РАН была разработана конструкция МРД, предназначенного для защиты гирлянд изоляторов, арматуры и траверс воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) от динамических и ударных нагрузок, и предложена методика проектирования таких МРД. Данная методика позволила рассчитать параметры основных элементов и подсистем демпфера, оценить допустимые механические напряжения в штоке и проушинах. Кроме того, была разработана компьютерная модель установленного на ВЛЭП демпфера, которая позволила оценить силы на входе и выходе демпфера и нагрев жидкости при различных скоростях ветра. По результатам расчетов и имитационных исследований была составлена конструкторская документация, согласно которой был изготовлен опытный образец устройства. Для повышения эффективности работы МРД была разработана и изготовлена автономная система управления электромагнитом, размещенном в поршне.
Испытания опытного образца подтвердили работоспособность и эксплуатационную пригодность устройства применительно к воздушным линиям электропередачи. Использование МРД на наиболее ответственных участках ВЛЭП напряжением 110 кВ и выше должно снизить число аварий, вызванных пляской и вибрацией проводов, в 7–10 раз, существенно сократить количество электроэнергии, недополученной потребителями в связи с перерывом электроснабжения, и затраты на ремонтно-восстановительные работы. На начало 2024 года протяженность ВЛЭП напряжением 35 кВт и более под управлением ПАО «ФСК ЕЭС» в России составляет 145,9 тыс. км, из которых более 30 тыс. км составляют участки в районах с повышенными гололедно-ветровыми нагрузками и в пересеченной местности и на переходах через водоемы. Планируется установка демпферов на участке ВЛЭП 110 кВ Ямбургского РЭС длиной 50 км.
Результат получен при поддержке Российского научного фонда, грант № 20-19-00372.
Авторы: Ермолаев А.И., Тишин И.В.
Публикации:
1. Тишин И.В., Плехов А.С., Ермолаев А.И. Разработка магнитореологического гидроподвеса для защиты опор и арматуры ВЛЭП от пляски и вибрации проводов // Главный энергетик, 2022. № 7
2. Ermolaev A.I., Panovko G. Ya., Plekhov A.S., Tishin I.V. Calculation of a Magnetorheological Damper for Protection of Towers and Fittings of Overhead Power Lines // Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2022, Vol. 51, Suppl. 1, p. 100-107
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИПФ РАН
Источник изображения: ИПМ РАН